CN114632557A - 一种微流控芯片的对置基板及微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微流控芯片的对置基板及微流控芯片，属于生物检测领域。本公开实施例提供的微流控芯片的对置基板能够与探测基板键合形成微流控芯片；该微流控芯片包括第一基底；至少一个沿第一方向延伸的凹槽，设置在第一基底上；反射层，设置在凹槽背离第一基底一侧，反射层能够将探测基板上的待测样品发出的样品信号向靠近探测基板的方向反射。

Description

一种微流控芯片的对置基板及微流控芯片

技术领域

本发明属于生物芯片技术领域，具体涉及一种微流控芯片的对置基板及微流控芯片。

背景技术

微流控芯片，也可以称为芯片实验室(LOC)或微全分析系统(micro-TAS)，其具有至少一个微流通道、至少一个激励信号发射器和至少一个样品信号接收器，通常通过驱动少量的流体进入微流通道，再通过激励信号发射器向流体发出激励信号，流体中的待测样品受到激励后会发出的样品信号，样品信号接收器接收样品信号以进行后续的生物检测及分析，例如可以进行基因测序、单蛋白质检测等生物检测。但样品信号接收器只能够接收到待测样品发出的样品信号中的一小部分样品信号，导致检测效率较低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种微流控芯片的对置基板，其能够与探测基板键合形成微流控芯片，其能够增大探测基板接收到的待测样品发出的样品信号的比例，以提高检测效率。

第一方面，本公开实施例提供一种微流控芯片的对置基板，其能够与探测基板键合形成微流控芯片；该对置基板包括：

第一基底；

至少一个沿第一方向延伸的凹槽，设置在所述第一基底上；

反射层，设置在所述凹槽背离所述第一基底一侧，所述反射层能够将所述探测基板上的待测样品发出的样品信号向靠近所述探测基板的方向反射。

本公开实施例提供的对置基板，第一基底上的凹槽能够与探测基板靠近对置基板的表面限定出微流通道，在进行检测时待测样品位于微流通道中，由于凹槽背离第一基底具有反射层，在进行检测时，样品信号受到探测基板发出的激励信号激发后发出样品信号，样品信号照射到反射层后，反射层能够将样品信号朝向靠近探测基板的方向反射，从而探测基板中的样品信号接收器能够接收到更多的样品信号，从而提高检测效率。

在一些示例中，所述凹槽具有为弧形的第一表面，所述反射层与所述第一表面贴合设置，且所述反射层的曲率与所述第一表面的曲率相同，以将所述探测基板发出的激励信号朝向所述待测样品反射。

在一些示例中，所述反射层的弧形对应的圆心连线位于所述探测基板靠近所述第一基底的第二表面。

第二方面，本公开实施例还提供一种微流控芯片包括上述对置基板，以及与所述对置基板相键合的探测基板。

在一些示例中，所述探测基板包括：

第二基底，与第一基底相对设置；

依次设置在所述第二基底靠近所述第一基底一侧的至少一个样品信号接收器、第一绝缘层、至少一个激励信号发射器、第一保护层；一个所述激励信号发射器与一个凹槽对应设置，且一个所述样品信号接收器与一个所述激励信号发射器对应设置；所述激励信号发射器能够向所述第一保护层上的待测样品发出激励信号，所述样品信号接收器能够接收所述待测样品受所述激励信号激发后发出的样品信号。

在一些示例中，所述激励信号发射器在所述第一基底上的正投影，位于反射层在所述第一基底上的正投影内；和/或，

所述样品信号接收器在所述第一基底上的正投影，位于反射层在所述第一基底上的正投影内。

在一些示例中，还包括：至少一个驱动组件，设置在所述探测基板靠近所述对置基板一侧，所述驱动组件用于驱动混合有所述待测样品的溶液在所述探测基板对应凹槽的部分流动。

在一些示例中，一个所述驱动组件对应一个凹槽设置；每个所述驱动组件包括第一驱动电极和第二驱动电极，二者分别设置在与之对应的所述凹槽的两端。

在一些示例中，所述探测基板还包括：至少一个噪声过滤结构，设置在至少一个所述激励信号发射器和至少一个所述样品信号接收器之间；一个所述噪声过滤结构与一个所述样品信号接收器对应设置，所述信号过滤结构用于滤除所述样品信号中的噪声。

在一些示例中，所述激励信号发射器为发光器件；

和/或，所述样品信号接收器为光电转化器件；

和/或，所述信号过滤结构为光栅结构。

附图说明

图1为本公开实施例提供的微流控芯片的对置基板的一种实施例的俯视图；

图2为沿图1中A-B的截面图；

图3为本公开实施例提供的微流控芯片的一种实施例的俯视图；

图4为沿图3中C-D的截面图；

图5为本公开实施例提供的微流控芯片的对置基板的另一种实施例的截面图；

图6为本公开实施例提供的微流控芯片的工作原理图之一；

图7为本公开实施例提供的微流控芯片的工作原理图之二；

图8为本公开实施例提供的微流控芯片的另一种实施例的截面图；

图9为本公开实施例提供的微流控芯片的探测基板中的样品信号接收器的一种实施例的俯视图；

图10为本公开实施例提供的微流控芯片的探测基板中的激励信号发射器的一种实施例的俯视图；

图11为本公开实施例提供的微流控芯片的一种实施例的制备方法(对置基板)；

图12为本公开实施例提供的微流控芯片的一种实施例的制备方法(探测基板)。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是为了便于对本发明实施例的内容的理解。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本公开实施例不限于附图中所示的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不是旨在限制性的。

第一方面，本公开实施例提供一种微流控芯片的对置基板1，该对置基板1能够与探测基板2相键合形成微流控芯片。参见图1、图2，该对置基板1包括第一基底11、至少一个凹槽12、反射层13。

具体地，图1为一种示例性的对置基板1的俯视图，其中为了示出对置基板1的内部结构，假设第一基底11为透明基底，但本发明中第一基底11可以为透明基底也可以为非透明基底，在此不做限制。在第一基底11上具有至少一个凹槽12，至少一个凹槽12沿第一方向延伸。反射层13设置在至少一个凹槽12背离第一基底11一侧。参见图3、图4，若对置基板1与探测基板2键合形成微流控芯片，凹槽12设置在第一基底11靠近探测基板2一侧，反射层13设置在凹槽12靠近探测基板2一侧，且一个凹槽12与探测基板2靠近第一基底11的表面(即第二表面)限定出一个微流通道Q，在进行生物检测时，混合有待测样品P的溶液在微流通道Q中流动，探测基板2中设置有激励信号发射器24和样品信号接收器22，激励信号发射器24向待测样品P发出激励信号，待测样品P在激励信号的激发下发出样品信号，朝向探测基板2发射的样品信号能被样品信号接收器22接收，而背离探测基板2、朝向对置基板1发射的样品信号，将照射到对置基板1上的凹槽12表面(即第一表面)的反射层13上，反射层13会将这部分样品信号朝向靠近探测基板2的方向反射，从而使探测基板2中的样品信号接收器22能够接收到这部分样品信号，进而样品信号接收器22能够接收到更多的样品信号，以提高检测效率。

需要说明的是，至少一个凹槽12沿第一方向延伸，其中第一方向可以为任意方向，例如，第一方向可以为平行于第一基底11的任意一个侧边的延伸方向的方向，在此不做限定。第一方向即为凹槽12与探测基板2靠近第一基底11的表面(即第二表面)限定出的微流通道Q的延伸方向，也即在微流通道Q中流动的溶液的流动方向。凹槽12的数量(也即微流通道Q的数量)可以根据需要设置，为了便于说明，图1中以对置基板1具有三个凹槽12为例进行说明，但不对本发明构成限制。

需要说明的是，本公开实施例提供的微流控芯片的对置基板1能够与探测基板2键合形成微流控芯片，所形成的微流控芯片可以适应于各类生物检测，例如气体检测、脱氧核糖核酸(DNA)检测、核糖核酸(RNA)检测、肽或蛋白质检测、抗体检测、抗原检测、组织因子检测、载体和病毒载体检测、脂质和脂肪酸检测、类固醇检测、神经递质检测、无机离子和电化学检测、pH检测、自由基检测、碳水化合物检测、神经检测、化学检测、小分子检测、外显子检测、代谢物检测、中间体检测、染色体检测和细胞检测，根据不同的生物检测，探测基板2中的激励信号发射器24发出的激励信号和样品信号接收器22接收的样品信号的种类不同，例如，若微流控芯片进行蛋白质检测，则激励信号发射器24发出特定波长的激光信号照射至待测样品P(例如某种蛋白质)，待测样品P受激光的激发，发出对应波长的荧光信号(即样品信号)，通过检测荧光信号能够进行蛋白质检测。以下皆以激励信号为激光信号，样品信号为荧光信号为例进行说明，但不对本发明构成限制。

在一些示例中，参见图2，凹槽12靠近探测基板2的表面为第一表面，反射层13与凹槽12的第一表面贴合设置，凹槽12的第一表面可以为任意形状的凹槽，例如矩形、弧形、三角形等，相应地，反射层13也可以为任意形状，例如为矩形、弧形、三角形等，只要能将荧光信号朝向靠近探测基板2的方向反射即可。参见图2，凹槽12具有为弧形的第一表面，反射层13与凹槽12的第一表面贴合设置，即反射层13也为弧形，且反射层13的曲率与凹槽12的第一表面的曲率相同，从而反射层13与凹槽12的第一表面紧密贴合，由于反射层13为弧形，因而相当于一个凹面镜，能够对平行光产生汇聚作用，因此，参见图4，若对置基板1与探测基板2键合形成微流控芯片，探测基板2中的激励信号发射器24向位于探测基板2靠近对置基板1的表面的待测样品P发射激光信号，若激励信号发射器24发出的光相当于一个面光源，则激励信号发射器24发出的光为平行光，由激励信号发射器24所在层指向对置基板1，激光信号中的一部分直接照射至待测样品P上，另一部分会照射至为弧形的反射层13上，则反射层13对这部分激光信号反射向待测样品P，且将这部分激光信号汇聚，若待测样品P位于汇聚的光线路径上，则待测样品P能够被更多的激光信号照射，从而能够被充分激发，进而提高检测效率。

在一些示例中，继续参见图4，以凹槽12具有为弧形的第一表面，反射层13与凹槽12的第一表面贴合设置，即反射层13也为弧形，且反射层13的曲率与凹槽12的第一表面的曲率相同，从而反射层13与凹槽12的第一表面紧密贴合的实施例为例，凹槽12靠近探测基板2的表面为第一表面，探测基板2靠近第一基底11的表面为第二表面，凹槽12的第一表面与探测基板2的第二表面限定出微流通道Q，为了使激光信号能够被最大限度地汇聚，反射层13的弧形对应的圆心连线O1可以位于探测基板2的第二表面上，反射层13的圆心连线O1也即为照射至反射层13上的光线所汇聚的焦点，从而若探测基板2中的激励信号发射器24发出的激光信号照射至凹槽12的第一表面上为弧形的反射层13，反射层13会将激光信号汇聚至圆心连线O1处，只要圆心连线O1处有待测样品P，则待测样品P能够最大限度地被激光信号照射，从而能够被充分激发，发出荧光信号，进而提高检测效率。

需要说明的是，由于弧形的反射层13为一个面，因此反射层13每一处的截面均为弧形，每一处的截面的弧形对应的圆心相连，即形成一条圆心连线。

需要说明的是，对于微流控芯片，待测样品P通常混合于溶液中，溶液在微流通道Q中流动，通过控制待测样品P在溶液中的浓度，可以保证溶液在微流通道Q中流动时，经过圆心连线01处的溶液一定具有待测样品P，从而能够保证反射层13能够将激光信号汇聚至位于圆心连线01上的溶液中的待测样品P上。

在一些示例中，参见图5，本公开实施例提供的对置基板1中，第一基底11可以为单层结构，也可以为多层结构，例如第一基底11可以包括衬底111，以及设置在衬底111靠近反射层13一侧的基材层112，凹槽12可以形成在基材层112背离基底111一侧。其中，衬底111的材料可以为任意材料，例如玻璃衬底、硅衬底等等，基材层112的材料也可以为多种材料，例如可以为氮化硅，在此不做限定。并且，基材层112的厚度可以根据需要设置，例如可以在20纳米～5微米之间，而凹槽12设置在基材层112背离衬底111一侧，凹槽12的深度也可以根据需要设置，凹槽12可以不贯穿基材层112，具体地，凹槽12的深度可以在基材层112的厚度的十分之一～十分之九之间，在此不做限定。

在一些示例中，反射层13的材料也可以为多种材料，只要形成的反射层13能够具有高反射率即可，例如，反射层13的材料可以包括铝、钛、银中的至少一者，在此不做限定。并且，反射层13的厚度可以根据需要设置，例如可以在2纳米～100纳米之间。

可选地，在反射层13靠近探测基板2一侧还可以设置一透明钝化层(图中未示出)，透明钝化层可以采用各种透明绝缘材料，例如氮化硅、氧化硅等。

第二方面，参见图3～图8，本公开实施例还提供一种微流控芯片，包括上述对置基板1，以及与对置基板1相键合的探测基板2。其中，参见图4，探测基板2可以包括第二基底21，第二基底21与第一基底11相对设置。探测基板2还包括依次设置在第二基底21靠近第一基底11一侧的至少一个样品信号接收器22、第一绝缘层23、至少一个激励信号发射器24、第一保护层25。一个激励信号发射器24与一个对置基板1中的凹槽12对应设置，且一个样品信号接收器22与一个激励信号发射器24对应设置，也就是说，探测基板2靠近对置基板1的第二表面即为第一保护层25靠近对置基板1的表面，第一保护层25靠近对置基板1的表面与一个凹槽12限定出一个微流通道Q，一个微流通道Q对应一个凹槽12、一个激励信号发射器24和一个样品信号接收器22，激励信号发射器24能够向第一保护层25上的待测样品P发出激光信号，使待测样品P接收，样品信号接收器22能够接收待测样品P受激光信号激发后发出的荧光信号，从而进行生物检测。第一绝缘层23设置在激励信号发射器24和样品信号接收器22之间，以对二者进行绝缘。第一保护层25覆盖激励信号发射器24，能够保护激励信号发射器24与第二基底21之间的膜层结构，并且第一保护层25可以包覆在整个激励信号发射器24、样品信号接收器22、第一绝缘层23堆叠的膜层结构外侧。

具体地，参见图6、图7，由于对置基板1上的凹槽12靠近探测基板2一侧具有反射层13，因此在进行检测时，混合有待测样品P的溶液在微流通道Q中流动，也即在第一保护层25靠近对置基板1的表面(即第二表面)与凹槽12靠近探测基板2的表面(即第一表面)限定出的容纳空间内流动，激励信号发射器24向待测样品P发出激光信号，一部分激光信号直接照射至待测样品P，一部分激光信号照射至反射层13上，再被反射层13朝待测样品P反射，如图7所示，若反射层13为弧形，且反射层13的弧形对应的圆心连线O1在第一保护层25靠近对置基板1的表面(即第二表面)上，从而照射至反射层13的激光信号会被反射层汇聚至圆心连线O1上，则溶液中经过圆心连线O1的待测样品P被充分激励，发射出荧光信号；参见图6，待测样品P在激光信号的激励下发出荧光信号，待测样品P发出的荧光信号是全向性的，朝向探测基板2的样品信号接收器22的方向发出的荧光信号直接被样品信号接收器22接收，而朝向反射层13发射的荧光信号(非平行光)，被反射层13朝向探测基板2的样品信号接收器22的方向反射，从而样品信号接收器22能够接收到更多的样品信号，进而将接收到的样品信号传输给后续分析电路进行分析，提高了检测效率。

可选地，第一绝缘层23的材料可以为各类绝缘材料，例如氮化硅、氧化硅等，在此不做限定。第一保护层25的材料也可以为各类绝缘材料，例如氮化硅、氧化硅、氧化铝等材料，在此不做限定。

在一些示例中，为了使激励信号发射器24发出的激光信号能够全部被反射，反射层13的反射区域可以覆盖整个激励信号发射器24，也就是说，激励信号发射器24在第一基底11上的正投影，可以位于反射层13在第一基底11上的正投影内。和/或，为了使样品信号接收器22能够接收到大部分待测样品P发出的荧光信号，反射层13的反射区域可以覆盖整个样品信号接收器22，即样品信号接收器22在第一基底11上的正投影，可以位于反射层13在第一基底11上的正投影内。由上述可知，激励信号发射器24在第一基底11上的正投影，与样品信号接收器22在第一基底11上的正投影至少部分重叠。

在一些示例中，本公开实施例提供的微流控芯片还可以包括至少一个驱动组件3，驱动组件3设置在探测基板2靠近对置基板1一侧，也即设置在第一保护层25靠近对置基板1的表面(即第二表面)上，驱动组件3用于提供驱动力，以驱动混合有待测样品P的溶液在探测基板2对应凹槽12的部分流动，也即在微流通道Q中流动。驱动组件3可以包括各种类型的驱动组件，例如电渗驱动组件、压力驱动组件、离心力驱动组件、毛细驱动组件等，具体可以根据生物检测的类型、所需的驱动力的大小、生物检测所需的环境等因素设置，在此不做限定。

在一些示例中，参见图1、图3，对置基板1一侧还具有第一容纳槽01和第二容纳槽02，具体地，第一容纳槽01和第二容纳槽02分别位于凹槽12的两端，且均与凹槽12连通，也就是说，第一基底11靠近探测基板2的一侧还具有第一容纳槽01和第二容纳槽02，第一容纳槽01与探测基板2的第二表面限定出第一容纳空间，第二容纳槽02与探测基板2的第二表面限定出第二容纳空间，在进行检测时，混合有待测样品P的溶液被容纳在第一容纳空间和第二容纳空间中的一者，在驱动组件的驱动下，溶液由第一容纳空间和第二容纳空间中的一者向另一者流动，在流经二者之间的微流通道P的过程中，激励信号发射器24和样品信号接收器22工作，以激发溶液中的待测样品P，并接收待测样品P发出的样品信号，根据样品信号对待测样品P进行检测。

在一些示例中，参见图3，本实施例中，以驱动组件3为电渗驱动组件为例进行说明，一个驱动组件3对应一个凹槽12设置，也即对应一个微流通道Q设置，每个驱动组件3包括第一驱动电极31和第二驱动电极31，第一驱动电极31和第二驱动电极31分别设置在与该驱动组件3对应的凹槽12的两端，第一驱动电极31和第二驱动电极31之间产生的电场能够发生电渗作用，驱动混合有待测样品P的溶液沿第一驱动电极31与第二驱动电极31之间的电场的方向流动，具体地，若第一容纳槽01和第二容纳槽02分别位于凹槽12的两端，第一驱动电极31可以设置第一保护层25上，且设置在第一容纳槽01中，第二驱动电极32可以设置第一保护层25上，且设置在第二容纳槽02中。

具体地，第一驱动电极31和第二驱动电极32构成电渗驱动组件(也称电渗微泵)是基于界面电化学、静电场、流体力学等设计的微泵。电渗(Electroosmosis，EO)是一种发生在固-液界面处的电现象。溶液与微流通道Q的内壁表面(即第一表面和第二表面)接触，在固-液界面处会形成双电层(包括紧密层和扩散层)。当在微流通道Q的轴向(即第一方向)施加直流电场时，扩散层中可移动电荷离子会带动其周围的溶液分子一起运动，从而形成电渗流。电渗微泵(Electroosmosis pump,EOP)就是在电渗流原理上对溶液的流动进行控制的微泵。电渗驱动组件能够持续产生高压强、无脉动流，能够实现微小溶液的精确传输，且仅通过切换电场方向和大小就能够方便、瞬时地控制溶液的运动方向和流量，同时兼具了微阀的功能，电渗驱动组件的结构简单，不用设置可移动的机械部件，且能够直接嵌入微流控芯片内使用，易于实现微流控芯片的集成化。第一驱动电极31和第二驱动电极32构成电渗驱动组件，电渗驱动是基于电渗原理，在电场作用下，通过对微流通道Q内壁的表面(即第一表面和第二表面)、流动在微流通道Q中的溶液的液体性质、微流通道Q内的温度、第一驱动电极31和第二驱动电极32之间的电场强度等因素的控制，实现对溶液流动方向、流动速度、到达位置等的控制。与电渗驱动相对应的是电泳驱动，不同的是电渗驱动所驱动的是分散介质(例如溶液)，而电泳驱动所驱动的是溶液内部悬浮或溶解的离子，并且不同离子由于带电量、质量、大小的不同，会产生不同的流动速度。

在一些示例中，第一驱动电极31和/或第二驱动电极32的材料可以包括各种导电材料，例如铝、钼、钛、铜、银、金中的至少一种，在此不做限定。

在一些示例中，参见图8，本公开实施例提供的微流控芯片组，探测基板2还可以包括至少一个噪声过滤结构26，噪声过滤结构26设置在至少一个激励信号发射器24和至少一个样品信号接收器22之间。一个噪声过滤结构26与一个样品信号接收器22对应设置，也与一个激励信号发射器24、一个凹槽21对应设置，也即样品信号接收器22在第一基底11上的正投影，和与该样品信号接收器22对应的噪声过滤结构26在第一基底11上的正投影至少部分重叠。在待测样品P被激励信号发射器24发出的激光信号激发而发出荧光信号时，由于反射层13会将照射在其上的光反射，因此反射层13会将激光信号和荧光信号都朝靠近探测基板2的样品信号接收器22的方向反射，为了避免激光信号影响检测，在激励信号发射器24和样品信号接收器22之间设置信号过滤结构26，反射层13反射的激光信号和荧光信号先经过信号过滤结构26的过滤，再照射至样品信号接收器22，因此，信号过滤结构26能够滤除荧光信号中的噪声(例如激光信号)，且能够使荧光信号通过。

在一些示例中，根据上述，激励信号发射器24可以为发光器件，例如激光二极管(LD)、发光二极管(LED)等；样品信号接收器22可以为光电转化器件，例如PIN光电二极管等，能够将接收到的荧光信号转化成电信号，并传输给后续分析电路，以对待测样品P进行分析；相应地，为了滤除发光器件发出的光，而使待测样品P发出的荧光信号能够通过，信号过滤结构26可以为光栅结构，根据要滤除的为发光器件的激励信号发射器24发出的光的波段，要通过的待测样品P发出的荧光信号的波段，设置光栅结构的结构参数，且根据严格耦合波理论(Regious Coupled Wave Analysis，RCWA)和时域有限差分方法(FiniteDifference Time Domain，FDTD)获得具有滤波功能的光栅结构的结构参数(例如周期、深度以及占空比)，能够使光栅结构只让所需的荧光信号通过，而反射掉其他噪声(例如激光信号)。设置光栅结构的结构参数可以采用多种方式，例如，可以使用仿真软件软件模拟设计和优化光栅结构的结构参数；例如，可以特定入射光线的波段为中心设计该光栅结构的反射带宽。例如，以待测样品发出的荧光信号为紫外线波段为例，为光栅结构的信号过滤结构26的周期可以为0.5微米，占空比可以为0.7，从而该光栅结构可以让紫外线波段的荧光信号通过照射至样品信号接收器22，反射其他不在紫外线波段的噪声，从而避免激励信号发射器24发出的激励信号影响样品信号接收器22接收的样品信号，从而提高样品信号的信噪比。

在一些示例中，为光栅结构的信号过滤结构26可以为亚波长光栅，例如为高对比度的亚波长光栅。光栅结构可以包括光栅基底和光栅脊，光栅基底相较于光栅脊靠近第二基底21，且光栅基底的折射率低于光栅脊的折射率。光栅基底和光栅脊可以采用不同的材料来形成所需的折射率，例如，光栅脊的材料可以为磷化铟镓砷(InGaAsP)，光栅基底的材料可以为磷化铟(InP)，当然，也可以为其他材料，在此不做限定。

在一些示例中，在本公开实施例提供的微流控芯片中，探测基板2中的样品信号接收器22可以仅为包括一个接收器，也可以包括多个子接收器221(例如PIN光电二极管)，参见图9，多个子接收器221阵列排布在第二基底21上，探测基板2还具有多条第一控制线L1和读取线L2，多条第一控制线L1和多条读取线L2交叉设置，每条第一控制线L1连接阵列排布的多个子接收器221中位于同一行的子接收器221，第一控制线L1向各个子接收器221提供工作电压；每条读取线L2连接阵列排布的多个子接收器221中位于同一列的子接收器221，每条读取线L2将子接收器221根据接收到的荧光信号转化的电信号读取出来，传输给后续分析电路以进行生物检测的分析。当然，子接收器221的驱动方式还可以包括其他方式，在此不做限定。可选地，相邻的子接收器221之间可以设置第一绝缘结构，以避免相邻的子接收器221之间的信号发生串扰。

在一些示例中，在本公开实施例提供的微流控芯片中，探测基板2中的激励信号发射器24可以仅为包括一个发射器，也可以包括多个子发射器241(例如激光二极管)，参见图10，多个子发射器241阵列排布在第一绝缘层23背离品信号接收器22一侧，探测基板2还具有多条第二控制线L3，每条第二控制线L3连接阵列排布的多个子发射器241中位于同一行的子发射器241，第二控制线L3向各个子发射器241提供工作电压，当然，子发射器241的驱动方式还可以包括其他方式，在此不做限定。

在一些示例中，继续参见图10，以激励信号发射器24包括多个子发射器241为例，相邻的子发射器241可以赊账第二绝缘结构，以避免相邻的子发射器241之间的信号发生串扰。可以地，第二绝缘结构可以采用透明材料，例如氮化硅，从而可以增加第二绝缘结构的透过率，使更多的荧光信号能够穿透第二绝缘结构进入样品信号接收器22。基于相同的目的，第一绝缘层23、第一保护层25均可以采用透明材料，以使激励信号能够更多地发射出去，或使荧光信号能够更多地照射至样品信号接收器22，以进一步提高检测效率。

第三方面，参见图11、图12，本公开实施例还提供一种微流控芯片的制备方法，以图8所示的微流控芯片为例，可以包括以下步骤：

S1、制备对置基板1。

具体地，参见图11(a1)，在衬底111，在衬底111上通过薄膜沉积工艺形成基材层112，基材层112的材料例如可以为氮化硅。薄膜沉积工艺例如可以包括溅射(例如，磁控溅射)、蒸镀(例如，化学气相沉积方法、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法、热气相沉积方法、原子层沉积(ALD)方法、以及电子束蒸发方法)等。在基材层112背离衬底111一侧沉积抗刻蚀层03，并通过光刻工艺去除抗刻蚀层03对应要形成的凹槽12的区域的部分。参见图11(a1)-(b1)，以(a1)形成的抗刻蚀层03为例，利用溶液刻蚀方法(如磷酸刻蚀液)刻蚀基材层112，因溶液刻蚀为各向同性刻蚀，即各个方向刻蚀速率一致，刻蚀一定时间后，将会在基材层112没有设置抗刻蚀层03的部分刻蚀出凹槽12，通过优化刻蚀工艺制程，可以控制凹槽12的形状(例如弧形)，且使弧形对应的圆心连线L1位于基材层112未刻蚀前背离衬底111的表面，也即位于第二表面。刻蚀完成后，剥离抗刻蚀层03。参见图11(b1)～(c1)，通过磁控溅射等成膜方式，在凹槽12的第一表面溅射反射层13的材料，反射层13的材料例如可以为Ag、Al、Ti等高反射率的材质，反射层13的膜层厚度约为5纳米～100那么。参见图11(c1)～(d1)，通过光刻、刻蚀等工艺制程，刻蚀掉反射层13位于凹槽12之外的部分，使反射层13只覆盖凹槽12的第一表面，从而不会影响凹槽以外的光反射。之后还可以才反射层13的表面制备一层透明钝化层，制备透明钝化层的工艺可以为PECVD、热气相沉积方法、原子层沉积(ALD)方法以及电子束蒸发方法等方式，在此不做限定。

需要说明的是，在刻蚀凹槽12的步骤中，还可以一同刻蚀第一容纳槽01和第二容纳槽02，在此不做限定。

S2、制备探测基板2。

具体地，参见图12(a2)，在第二基底21上制作样品信号接收器22，样品信号接收器22可以为各类光电转化器件，例如PIN光电二极管等。参见图12(a2)-(b2)，在样品信号接收器22背离第二基底21一侧至少信号过滤结构26，例如光栅结构。光栅结构包括光栅基底和光栅脊，具体地，可以在InP衬底上外延生长InP光栅基底材料层，然后在该InP光栅基底材料层上外延生成InGaAsP的光栅脊材料层，例如该外延工艺可以为金属有机气相淀积(MOCVD)工艺；接着对该InGaAsP的光栅脊材料层进行刻蚀从而形成光栅脊，完成光栅结构的制备；之后将制备好的光栅结构转印至样品信号接收器22背离第二基底21一侧作为探测基板2的信号过滤结构26。之后在为光栅结构的信号过滤结构26背离第二基底21一侧通过镀膜、光刻、刻蚀等工艺制程制备第一绝缘层23。参见图12(b2)-(c2)，在第一绝缘层23背离第二基底21一侧制备激励信号发射器24，激励信号发射器(9)可以是发射特定波长范围内的光学信号的发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等，且上述激励信号发射器24可以为透明结构，即使用透明材质的发光层以及透明材质的电极制备而成。参见图12(c2)-(d2)，在激励信号发射器24背离第二基底21因此而制备第一保护层25，第一保护层25可以覆盖整个第二基底21，以将第一保护层25与第二基底21之间的膜层都包裹起来以进行保护。

在制备好探测基板2后，还可以包括制备驱动组件3，具体地，可以在第一保护层25背离基底一侧，且在第一保护层25对应第一容纳槽01的区域制备第一驱动电极31的膜层，并对该膜层进行刻蚀形成第一驱动电极31；在第一保护层25对应第二容纳槽02的区域制备第二驱动电极32的膜层，并对该膜层进行刻蚀形成第二驱动电极32。

S3、将对置基板1和探测基板2键合形成微流控芯片。

将上述对置基板1和探测基板2进行键合，使凹槽12及凹槽12上的反射层13覆盖对应的励信号发射器24和样品信号接收器22，且使第一驱动电极31和第二驱动电极32位于凹槽12的两端。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微流控芯片的对置基板，其能够与探测基板键合形成微流控芯片；其特征在于，包括：

第一基底；

至少一个沿第一方向延伸的凹槽，设置在所述第一基底上；

反射层，设置在所述凹槽背离所述第一基底一侧，所述反射层能够将所述探测基板上的待测样品发出的样品信号向靠近所述探测基板的方向反射。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片的对置基板，其特征在于，所述凹槽具有为弧形的第一表面，所述反射层与所述第一表面贴合设置，且所述反射层的曲率与所述第一表面的曲率相同，以将所述探测基板发出的激励信号朝向所述待测样品反射。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片的对置基板，其特征在于，所述反射层的弧形对应的圆心连线位于所述探测基板靠近所述第一基底的第二表面。

4.一种微流控芯片，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的微流控芯片的对置基板，以及与所述对置基板相键合的探测基板。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述探测基板包括：

第二基底，与第一基底相对设置；

依次设置在所述第二基底靠近所述第一基底一侧的至少一个样品信号接收器、第一绝缘层、至少一个激励信号发射器、第一保护层；一个所述激励信号发射器与一个凹槽对应设置，且一个所述样品信号接收器与一个所述激励信号发射器对应设置；所述激励信号发射器能够向所述第一保护层上的待测样品发出激励信号，所述样品信号接收器能够接收所述待测样品受所述激励信号激发后发出的样品信号。

6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述激励信号发射器在所述第一基底上的正投影，位于反射层在所述第一基底上的正投影内；和/或，

所述样品信号接收器在所述第一基底上的正投影，位于反射层在所述第一基底上的正投影内。

7.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，还包括：至少一个驱动组件，设置在所述探测基板靠近所述对置基板一侧，所述驱动组件用于驱动混合有所述待测样品的溶液在所述探测基板对应凹槽的部分流动。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，一个所述驱动组件对应一个凹槽设置；每个所述驱动组件包括第一驱动电极和第二驱动电极，二者分别设置在与之对应的所述凹槽的两端。

9.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述探测基板还包括：至少一个噪声过滤结构，设置在至少一个所述激励信号发射器和至少一个所述样品信号接收器之间；一个所述噪声过滤结构与一个所述样品信号接收器对应设置，所述信号过滤结构用于滤除所述样品信号中的噪声。

10.根据权利要求9所述的微流控芯片，其特征在于，所述激励信号发射器为发光器件；

和/或，所述样品信号接收器为光电转化器件；

和/或，所述信号过滤结构为光栅结构。

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